ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΠΟ ΒΙΟΑΕΡΙΟ – Βασικές γνώσεις - Παραδείγματα BioProcess scale up & down Automated Biopro-cess Development PAT & Control Joint Lab Bioelectronics Dr. Stefan Junne Chair of Bioprocess Engineering, TU Berlin

Γιατί βιοαέριο? Α)Είναι η μόνη Ανανεώσιμη Πηγή Ενέργειας που είναι ανεξάρτητη των καιρικών συνθηκών, Β) Με νέο νομοσχέδιο, η τιμή πώλησης της ηλεκτρικής kWh από μονάδες συμπαραγωγής από βιοαέριο για παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμού μέσου για τηλεθέρμανση είναι τουλάχιστον 0,47 € / kWh

Γιατί χρειαζόμαστε μικρής κλίμακας και πολλές διεσπαρμένες μονάδες βιοαερίου (στη Γερμανία 8.500 ήδη) Μικρή κλίμακα σημαίνει «προσαρμοσμένη στις εκάστοτε συνθήκες κλίμακα» (50-500 kW) Μικρές αποστάσεις για μεταφορά πρώτης ύλης Α) Ανεξάρτητες από την τοπική παραγωγή βιολογικών αποβλήτων (για την ηπειρωτική Ελλάδα) Β) Ενσωμάτωση σε τοπικούς κλειστούς κύκλους (πχ. νησιά)

Πηγές Ενέργειας στη Γερμανία 2012 (Source: Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft, Baden-Württemberg)  

(Κόστος τώρα – τουλάχιστον 0,47 € / kWh) Αξίζει να βασιστούμε στη Βιοενέργεια? (Κόστος τώρα – τουλάχιστον 0,47 € / kWh)  - Η ενέργεια που παράγεται από βιομάζα θα αποτελεί σημαντικό κομμάτι του ενεργειακού μείγματος στο μέλλον!

Όρολογία ΟΡΟΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Αναερόβιος Χωρίς οξυγόνο Αερόβιος Με οξυγόνο (σε ΧΥΤΑ ή σε δεξαμενές βιολογικών καθαρισμών) Αναερόβια διαδικασία / επεξεργασία / αποσύνθεση Αποσύνθεση οργανικής ύλης Υπόλειμμα επεξεργασίας / αποσύνθεσης Το υγρό προϊόν της αναερόβιας διαδικασίας Βιοαέριο Το αέριο που παράγεται από μικρο-οργανισμούς κατά την αναερόβια διαδικασία (περίπου 66 % μεθάνιο) Αναερόβιος αντιδραστήρας Κλειστό δοχείο-δεξαμενή-αντιδραστήρας όπου γίνεται η αναερόβια διαδικασία

Σχετικά με το μεθάνιο Είναι το βασικό συστατικό του Φυσικού Αερίου (ΦΑ) (97 % περίπου). Σε θερμοκρασία δωματίου και κανονική πίεση είναι άοσμο και άχρωμο αέριο (η χαρακτηριστική μυρωδιά από το δίκτυο ΦΑ προέρχεται από την προσθήκη τεχνητού αρωματικού, για προστασία). Υγροποιείται στους -162 οC, στη 1 Atm. Είναι εύφλεκτό ως αέριο μόνο σε περιπτώσεις που εμφανίζεται σε μείγμα αέρα με περιεκτικότητα 5-15 % σε μεθάνιο (μικρές πιθανότητες). Η θερμογόνος δύναμη είναι 10 kWh / Nm3 ή 35.900 kJoule / Nm3. Άρα το βιοαέριο με 65 % περιεκτικότητα σε μεθάνιο έχει θερμογόνο δύναμη 6,5 kWh / Nm3 ή 23.300 kJoule / Nm3

Σχετικά με τις μικροβιακές διαδικασίες Σε αναερόβιες συνθήκες, οι οργανικές ουσίες δεν καίγονται (οξειδώνονται), αλλά ζυμώνονται (μειώνονται = απορροφούν ηλεκτρόνια) Τα Ενεργειακά-πλούσια οργανικά υπο-προϊόντα όπως οι αλκοόλες και τα οργανικά οξέα, είναι δέκτες ηλεκτρονίων. Είναι σχετικά αργές διαδικασίες σε σύγκριση με τις αερόβιες – απαιτούνται μεγάλοι χρόνοι παραμονής των λυμάτων στον αντιδραστήρα. Όπως όλες οι βιολογικές διαδικασίες, εξαρτάται από τη θερμοκρασία (υψηλότεροι ρυθμοί μετατροπής σε υψηλές θερμοκρασίες), που σημαίνει ότι οι αντιδραστήρες απαιτούν συστήματα θέρμανσης, μόνωσης ή είναι κάτω από τη γη. Είναι διαδικασία τεσσάρων σταδίων

Τέσσερα στάδια

Τα τέσσερα στάδια

Γενική εικόνα– Η διαδικασία του βιοαερίου

Σύνθεση βιοαερίου Το ποσοστό του μεθανίου στο βιοαέριο εξαρτάται από τις πρώτες ύλες: Υδατάνθρακες  50 % σε μεθάνιο. Λίπη  70 % σε μεθάνιο Πρωτεϊνες  84 % σε μεθάνιο. Συστατικό Ποσοστό του όγκου Μεθάνιο (CH4) 50-75 % Διοξείδιο του Άνθρακα (CO2) 25-50 % Άζωτο < 7 % Οξυγόνο < 2 %

Διαδικασία βιοαερίου

Διαδικασία βιοαερίου

Διαδικασία βιοαερίου

Πρώτη Ύλη Υγρά οργανικά υλικά Στερεά οργανικά υλικά: Λυματολάσπη. Οικιακά οργανικά απόβλητα Τα υπολείμματα της διαδικασίας μπορεί να είναι παθογόνα αλλά συνήθως έχουν και άλλη χρήση.

Πρώτη Ύλη (Παραγωγή βιοαερίου ανά κατηγορία και περιεκτικότητα σε μεθάνιο)

Πρώτη Ύλη (Παραγωγή βιοαερίου ανά κατηγορία και περιεκτικότητα σε μεθάνιο)

Προεργασία στην Πρώτη Ύλη Υδρόλυση – οδηγεί σε υλικό με 2 % περιεκτικότητα σε νερό. Μηχανική κατεργασία (ΜΥΛΟΙ) – οδηγεί σε αύξηση της επιφάνειας που θα αποσυντεθεί. Προεργασία με υπέρηχο για αύξηση διαλυτότητας. Χημική κατεργασία με προσθήκη οξέος ή βάσης. Θερμική κατεργασία.

Προεργασία στην Πρώτη Ύλη (Μύλος και Υδρόλυση)

Προεργασία στην Πρώτη Ύλη (Μύλος)

Προεργασία στην Πρώτη Ύλη (Υπέρηχος)

Θετικά και αρνητικά του βιοαερίου + Είναι μια Ανανεώσιμη Πηγή Ενέργειας Η παραγωγή ενέργειας από βιοαέριο είναι ανεξάρτητη από τις καιρικές συνθήκες Χρήση διαφόρων πρώτων υλών για την παραγωγή του. Σταθερό εισόδημα για αγρότες και κτηνοτρόφους Τα υπολείμματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βιολογικό λίπασμα, συνεισφέροντας στον κλειστό κύκλο φωσφόρου. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην αυτοκίνηση, να τροφοδοτηθεί στο δίκτυο φυσικού αερίου και να συσκευαστεί. _ Το κόστος και η καταναλισκόμενη ενέργεια λειτουργίας είναι σχετικά υψηλά Η μείωση των εκπομπών CO2 δεν είναι τόσο μεγάλη (εμπόριο ρύπων) Στη Γερμανία, υπάρχει έντονη κριτική, επειδή αυξάνονται οι ενεργειακές καλλιέργειες Δεν έχει γίνει ακόμα σωστός συντονισμός με το διαχειριστή του ηλεκτρικού δικτύου ή διαχειριστές τηλεθέρμανσης.

Το μελλοντικό έξυπνο δίκτυο βιοπαραγωγής

Υιοθέτηση του βιοαερίου στην Ελλάδα εκμεταλλευόμενοι την Γερμανική εμπερία ΓΙΑ ΒΙΩΣΙΜΟΤΗΤΑ ΝΕΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ: Πρόβλεψη για παραγωγή, συσκευασία και προώθηση των υπολειμμάτων της παραγωγής βιοαερίου ως βιολογικό λίπασμα. Πρόβλεψη για εγκαταστάσεις χρήσης του βιοαερίου στην αυτοκίνηση και στο εμπόριο υγραερίου. Αποφυγή παραγωγής βιοαερίου από ενεργειακές καλλιέργειες και αξιοποίηση των τοπικών βιολογικών αποβλήτων. Συνεννόηση με προμηθευτές βιολογικών αποβλήτων (π.χ. ΔΙΑΔΥΜΑ, κτηνοτροφικές μονάδες). Σωστός συντονισμός με το διαχειριστή του ηλεκτρικού δικτύου και επέκταση δικτύων τηλεθέρμανσης.

ΔΙΑΔΥΜΑ

ΔΙΑΔΥΜΑ – ΑΔΕΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚ. ΕΝΕΡ. ΑΠΟ ΒΙΟΑΕΡΙΟ ΔΙΑΔΥΜΑ – ΑΔΕΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚ. ΕΝΕΡ. ΑΠΟ ΒΙΟΑΕΡΙΟ

Εγκεκριμένο έργο BioFoss – Ελλάδα-πΓΔΜ 2007-2013 (Προϋπ: 509.000 €): Δημοτική Επιχείρηση Τηλεθέρμανσης Ευρύτερης Περιοχής Αμυνταίου (ΔΕΤΕΠΑ – ΕΠΙΚΕΦΑΛΗΣ). Δήμος Μπίτολα. ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας Πιλοτικές Μονάδες συμπαραγωγής από βιοαέριο στο Λέχοβο. Μελέτη για μεγάλη μονάδα συμπαραγωγής από βιοαέριο για αυξημένη συμβολή στο δίκτυο τηλεθέρμανσης (μικρή ΔΕΗ) για έσοδα στο Δήμο από την πώληση της Ηλεκτρικής Ενέργειας σε εξαιρετική τιμή

Έργο που συνδυάζει όλα τα παραπάνω SmartEnvTech – Horizon2020 (Προϋπ: 2.000.000 €): ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας (Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών – ΕΠΙΚΕΦΑΛΗΣ). Πολυτεχνείο του Βερολίνου (Τμήμα Μηχανικής Βιοδιεργασιών). Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (Τμ. Ηλεκτρ και Χημ. Μηχανικών). Πολυτεχνείο Κωνσταντινούπολης – (Τμήμα Ηλεκτρ. Μηχανικών). ΔΙΑΔΥΜΑ ARCHAM – Bitola (FYROM) Ευρωσύμβουλοι ΑΕ - Θεσσαλονίκη Περισσότερα το Σεπτέμβριο….

Ευχαριστούμε για την προσοχή σας!